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植物生理专题讨论之一

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植物生理专题讨论之一. NH 4 + 对不同水稻品种苗期 NO 3 - 吸收及体内还原的影响. 汪 晓 丽 2004 年 10 月. 研究背景. 水稻节水栽培技术的应用 提高水稻氮肥利用率的要求 保护生态环境的要求. 大 气. NH 3. 挥 发. N 2 , N 2 O, NO, NO 2 , NH 3. 挥 发. 反硝化. NO 2 -. 反硝化作用. 硝化作用. 硝化作用. 异氧硝化. NO 3 -. NH 3. NH 4 +. 土 壤. 硝酸异化还原. 淋失. 植物根系吸收 生物固定 土壤固持.

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Presentation Transcript
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植物生理专题讨论之一

NH4+对不同水稻品种苗期NO3-吸收及体内还原的影响

汪 晓 丽2004 年 10 月

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研究背景
  • 水稻节水栽培技术的应用
  • 提高水稻氮肥利用率的要求
  • 保护生态环境的要求
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大 气

NH3

挥 发

N2 , N2O, NO, NO2 , NH3

挥 发

反硝化

NO2-

反硝化作用

硝化作用

硝化作用

异氧硝化

NO3-

NH3

NH4+

土 壤

硝酸异化还原

淋失

植物根系吸收

生物固定

土壤固持

地下水

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NH4+对NO3-吸收的影响主要表现在:

跨膜吸收阶段

体内还原阶段

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主要研究内容
  • 水稻幼苗吸N时的NH4+、NO3-互作效应
  • 水稻NO3-吸收动力学特征及其受NH4+的影响
  • 水稻幼苗叶片NRA及其受NH4+的影响
  • 水稻幼苗吸N时的NH4+、NO3-互作效应
  • 水稻NO3-吸收动力学特征及其受NH4+的影响
  • 水稻幼苗叶片NRA及其受NH4+的影响
1 n nh 4 no 3

播于石英砂上

稻种

1% NaOCl

1/2木村B

营养液

(pH 6.0)

0.1mM CaSO4

7 d 时移苗

测定

吸收试验

预 培 养

1. 水稻幼苗吸N时的NH4+、NO3-互作效应

25±1℃,光照12 h/天,光强4000 lx,相对湿度90 %,每天调节pH一次,并间隔通气2 h,每三天换一次营养液.

1.1 材料与方法

  • 试验材料
    • 武育粳3号(常规粳稻) 泗优917(杂交粳稻)
    • 扬稻6号(常规籼稻) 汕优63 (杂交籼稻)
  • 试验方法

吸收液:

(1) NH4+浓度固定, NO3-浓度分别为0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 mM

(2) NO3- 浓度固定, NH4+浓度分别为0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 mM

吸收条件:

25±1℃, 4000 lx, 吸收1 h

鲜根重;

吸收前后NO3-的变化量;

吸收前后NH4+的变化量。

计算NO3-和NH4+净吸收速率。

将秧苗饥饿48 h

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1. 水稻幼苗吸N时的NH4+、NO3-互作效应

1.2 结果与分析

  • NO3-对不同水稻品种幼苗吸N速率的影响
    • 对NH4+吸收速率的影响
    • 对吸N(NH4+ +NO3-)收速率的影响
    • 对NH4+ :NO3-吸收速率的影响
  • NH4+对不同水稻品种幼苗吸N速率的影响
    • 对NO3-吸收速率的影响
    • 对吸N(NH4+ +NO3-)收速率的影响
    • 对NH4+ :NO3-吸收速率的影响
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武育粳3号

泗优917

扬稻6号

汕优63

NO3-对水稻幼苗(14 d)N吸收速率的影响

no 3 nh 4
NO3-浓度对NH4+吸收速率的影响程度 (%)

注:正值表示促进,负值表示抑制

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泗优917

武育粳3号

汕优63

扬稻6号

NH4+对水稻幼苗N吸收速率的影响

nh 4 no 3
NH4+浓度对NO3-吸收速率的影响程度 (%)

注:正值表示促进,负值表示抑制

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1. 水稻幼苗吸N时的NH4+、NO3-互作效应

1.3 小结
  • NH4+和NO3-共存时,水稻幼苗对NH4+的吸收速率明显快于对NO3-的吸收速率。
  • 在NH4+吸收上,粳稻比籼稻更具优势;在NO3-吸收上,籼稻比粳稻更具优势。

粳稻幼苗的NH4+∶NO3-吸收速率比是籼稻幼苗的两倍多。

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NO3-对水稻幼苗NH4+吸收速率的影响较小。
  • NH4+对NO3-吸收的影响因水稻品种不同而不同。
    • NH4+能明显抑制粳稻幼苗对NO3-的吸收
    • NH4+对籼稻幼苗NO3-吸收的影响较小,低浓度的NH4+(< 1.0 mmol L-1)甚至能促进籼稻幼苗对NO3-的吸收。
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1. 水稻幼苗吸N时的NH4+、NO3-互作效应

1.4 讨论

由于NH4+和NO3-共存时,1 h内NH4+对NO3-的吸收就已产生影响,因而可以推测,NH4+对NO3-吸收的影响很可能是影响了NO3-的跨膜运输过程。这就意味着,粳稻幼苗NO3-跨膜吸收受NH4+的影响较大,而籼稻幼苗受影响较小。

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主要研究内容
  • 水稻幼苗吸N时的NH4+、NO3-互作效应
  • 水稻NO3-吸收动力学特征及其受NH4+的影响
  • 水稻幼苗叶片NRA及其受NH4+的影响
  • 水稻幼苗吸N时的NH4+、NO3-互作效应
  • 水稻NO3-吸收动力学特征及其受NH4+的影响
  • 水稻幼苗叶片NRA及其受NH4+的影响
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实验方法

材料培养: 同1.1。

吸收液: NO3--N浓度系列为0.05,0.1,0.2,0.4,0.6,1.0,2.0 mmol L-1,pH均为6.0。

吸收条件: 温度 25±1℃,光强 4000 lx,吸收时间 2 h

测定: 鲜根重,吸收液中NO3-和NH4+的变化量。

数据处理: 计算出NO3-和NH4+的净吸收速率。

应用Michaelis-Menten方程求得吸收的动力学参数Vmax(最大吸收速率)和Km(米氏常数)。

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2.2 实验结果
  • 水稻幼苗NO3-吸收动力学特征及其受NH4+的影响
    • 水稻幼苗的NO3-吸收动力学特征
    • NH4+对水稻幼苗NO3-吸收动力学的影响
  • 水稻幼苗NO3-吸收动力学特征及其受NH4+的影响 随苗龄的变化
20 d no 3 nh 4
不同水稻品种幼苗(20 d)NO3-吸收动力学参数及其受NH4+的影响
20 d no 3 no 3
水稻幼苗(20 d)NO3-吸收速率随NO3-浓度的变化

南特号(常规籼稻)

农垦57(常规粳稻)

20 d no 3 no 31
水稻幼苗(20 d)NO3-吸收速率随NO3-浓度的变化

Y68(常规籼稻)

籼优63(杂交籼稻)

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2.3 小结
  • 水稻幼苗(20 d和50 d)在NO3-吸收方面存在着明显的品种差异。有NH4+存在时,这种差异显得更为明显。
  • 籼稻与粳稻相比、杂交稻与常规稻相比、旱稻与水稻相比,前者在NO3-吸收方面更具优势。
    • 20天龄时,这种优势主要体现在吸收NO3-的Vmax上。
    • 50天龄时,这种优势主要体现在吸收NO3-的Km上。
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NH4+并不影响水稻幼苗(20 d和50 d)根系对NO3-的亲和性(Km的倒数),而只影响根系对NO3-的吸收速率。
  • 不同品种水稻幼苗(20 d和50 d )吸收NO3-的Vmax受NH4+的影响程度不同:
    • 粳稻幼苗受NH4+的抑制程度较大,而籼稻幼苗受NH4+的影响较小,NH4+甚至对籼稻幼苗有一定的促进作用;
    • NH4+对杂交稻幼苗的影响程度不及对常规稻幼苗的影响程度;
    • NH4+对旱稻幼苗基本无影响。
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随着苗龄的增大,水稻对NO3-的吸收速率呈下降趋势,吸收动力学参数也发生了明显的变化:吸收NO3-的Vmax下降了,而Km值增加了,也就是说,根对NO3-的吸收速率减慢了,而对NO3-的亲和性降低了。随着苗龄的增大,水稻对NO3-的吸收速率呈下降趋势,吸收动力学参数也发生了明显的变化:吸收NO3-的Vmax下降了,而Km值增加了,也就是说,根对NO3-的吸收速率减慢了,而对NO3-的亲和性降低了。
  • 50天龄时不同水稻品种在NO3-吸收方面的差异与20天龄时相似,但这种差异主要表现在吸收NO3-的Km值方面,而不是象20天龄时主要表现在吸收NO3-的Vmax方面。
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主要研究内容
  • 水稻幼苗吸N时的NH4+、NO3-互作效应
  • 水稻NO3-吸收动力学特征及其受NH4+的影响
  • 水稻幼苗叶片NRA及其受NH4+的影响
  • 水稻幼苗吸N时的NH4+、NO3-互作效应
  • 水稻NO3-吸收动力学特征及其受NH4+的影响
  • 水稻幼苗叶片NRA及其受NH4+的影响
3 nra nh 4
3. 水稻幼苗叶片NRA及其受NH4+的影响

3.1 材料与方法

  • 试验材料

材料选择:同2.1 材料培养:同1.1

  • 试验方法

处理:(1)未经诱导,

(2)50 mmol L-1 KNO3诱导4 h

(3)50 mmol L-1 KNO3诱导4 h后,再经25 mmol L-1 (NH4)2SO4处理20 min。

    在测定前,各处理都进行4 h的预光照。

测定: 叶片NRA(体外法)

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3. 水稻幼苗叶片NRA及其受NH4+的影响

3.2 实验结果

  • 水稻幼苗叶片NRA及其受NH4+的影响
    • 水稻幼苗叶片NRA
    • NH4+对水稻幼苗幼苗叶片NRA的影响
  • 水稻幼苗幼苗叶片NRA及其受NH4+的影响 随苗龄的变化
n 7 d nra

扬旱1号

巴西旱稻

汕优63

Y67

南特号

泗优917

Y76

扬稻6号

武育粳3号

Y78

Y68

农垦57

Y61

Y72

N形态对不同水稻品种幼苗(7 d)叶片NRA的影响
nh 4 7 d nra

Y61

武育粳3号

农垦57

Y72

Y78

泗优917

Y76

扬稻6号

Y67

南特号

汕优63

巴西旱稻

Y68

NH4+对不同水稻品种幼苗(7 d)叶片NRA的影响程度

扬旱1号

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扬旱1号

汕优63

泗优917

扬稻6号

武育粳3号

不同N处理条件下水稻幼苗(20 d)叶片NRA的比较

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3. 水稻幼苗叶片NRA及其受NH4+的影响

3.3 小结

  • 未经诱导时,不同水稻幼苗叶片 NRA较低;经NO3-诱导后,叶片NRA大幅度提高;而一旦供给NH4+,叶片NRA又下降了,但下降程度因品种不同而有差异。
  • 粳稻幼苗叶片NRA受NH4+的影响大,而籼稻幼苗叶片受影响小。
  • 随着苗龄的增大,水稻幼苗叶片NRA降低,但品种之间的差异仍有相似的趋势。
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3. 水稻幼苗叶片NRA及其受NH4+的影响

3.4 讨 论

NR对NH4+非常敏感,但NH4+是作用于NR活性的调节,还是作用于NR的合成目前尚无统一认识。从本试验的结果来看,NH4+参与了NRA的调节,因为在20 min内NRA即有了明显的下降。

叶片中NR对NH4+非常敏感这一现象并不表明NH4+影响NRA是影响NO3-的吸收的唯一途径。这仍需进一步加以研究。

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水稻幼苗在NO3-吸收方面存在着明显的品种差异。有NH4+存在时,不同水稻品种在NO3-吸收方面的差异显得更为明显。水稻幼苗在NO3-吸收方面存在着明显的品种差异。有NH4+存在时,不同水稻品种在NO3-吸收方面的差异显得更为明显。

  • 籼稻与粳稻、杂交稻与常规稻、旱稻与水稻相比,前者在NO3-吸收方面更具优势。
  • 随着苗龄的增大,水稻幼苗NO3-吸收速率降低,但品种之间的差异基本不变。
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NO3-对水稻幼苗NH4+吸收速率的影响较小,且品种间受影响的程度相差不大。NO3-对水稻幼苗NH4+吸收速率的影响较小,且品种间受影响的程度相差不大。

  • NH4+对NO3-吸收的影响因水稻品种不同而有差异。
    • 粳稻幼苗受NH4+的抑制程度较大,而籼稻幼苗受NH4+的影响较小,甚至有一定的促进作用;
    • NH4+对杂交稻幼苗的影响程度不及对常规稻幼苗的影响程度;
    • NH4+对旱稻幼苗基本无影响。
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在未经诱导时,不同水稻幼苗叶片的 NRA较低;经NO3-诱导后,叶片NRA大幅度提高;而一旦供给NH4+,则叶片NRA又下降了,但下降程度因品种不同而有差异。

  • 粳稻幼苗叶片NRA受NH4+的影响大,而籼稻幼苗叶片受影响小。
  • 随着苗龄的增大,水稻幼苗叶片NRA降低,但品种之间的差异仍有相似的趋势。
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谢 谢!

敬请批评指正!

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